DE2726852C3 - Saugkopf zum Absaugen von Schlacke - Google Patents
Saugkopf zum Absaugen von SchlackeInfo
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Description
'■5 von Schlacke oder dergleichen von geschmolzenem
Metall oder dergleichen, mit einem eine Saugöffnung aufweisenden Saugrohr, einem das Saugrohr mindestens im Bereich nahe der Saugöffnung umschließenden,
wasserdurchflossenen Kühlmantel sowie nahe der
Säugöffnung angeordneten Vorrichtungen zum Einführen von Wasser in das Saugrohr.
Der aus der DE-PS 25 01873 der Anmelderin
bekannte Saugkopf dieser Art besitzt mehrere nahe der Einlaßöffnung des Saugrohres über dessen Umfang
verteilt angeordnete, mit dem wasserdurchflossenen
Kühlmantel verbundene Einführöffnungen zum* Einspritzen von Wasser gegen die eingesaugte Schlacke,
wodurch diese gekühlt und granuliert wird. Der bekannte Saugkopf ist über einen Schlackenseperator
mit einer Saugvorrichtung verbunden, wobei der eingesaugte, mit Schlacke, flüssigem Wasser und
Wasserdampf gemischte Luftstrom im Schlackenseparator von Schlacke und flüssigem Wasser befreit und
dann über die Saugvorrichtung in die Atmosphäre
abgeblasen wird. Obgleich sich diese Vorrichtung und
der dabei verwendete Saugkopf in vieler Hinsicht durchaus bewährt haben, treten dabei häufiger Schwierigkeiten dadurch auf, daß die durch das Einspritzen von
Wasser gekühlte und verfestigte Schlacke sich an der
<o Innenwand des Saugrohres feststeht, wodurch dessen
Leitungsquerschnitt und die erzielte Saugwirkung verringert werden und sogar ein mehr oder weniger
vollständiges Verstopfen des Saugrohres mit Schlacke eintreten kann.
eingangs genannten Art zu schaffen, der mit einfachen
so eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet daß eine oder mehrere Einspritzöffnungen zum Einspritzen von Wasser in Richtung zur
Mittelachse des Saugrohres und eine oder mehrere Einlaßöffnungen zum Einführen von Wasser längs der
inneren Umfangswand des Saugrohres vorgesehen sind.
durch die Einspritzöffnungen eingespritzte Wasser eine
rasche Kühlung und Verfestigung der Schlacke,
während das gleichzeitig durch die Einlaßöffnung
so parallel zur Umfangswand des Saugrohres eingeführte
Wasser einen an dessen Innenwand entlangfließenden Wasserfilm bildet der ein Anhaften der Schlacke
unterbindet und deren einwandfreie Absaugung sicherstellt.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Saugkopfes sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Bei diesen bevorzugten Ausführungsformen kann das Anhaften von Schlacke an der Innenwand des
Saugrohres praktisch vollständig vermieden werden.
Durch Verwendung einer eingebauten Schließvorrichtung wird ferner ein selbsttätiges Absperren der
Wassereinführung erreicht, wenn die Saugvorrichtung oder ein anderer Teil der Vorrichtung oder die
Energiezufuhr ausfallen sollte. Durch diese Sicherheitsvorkehrungen wird zuverlässig unterbunden, daß das
eingeführte Wasser bei fehlender oder zu geringer Saugwirkung auf das geschmolzene Metall herunterfließt. Da die Schließvorrichtung dicht an den
Auslaßöffnungen angeordnet ist, wird bei ihrer Betätigung das Ausströmen von Wasser praktisch sofort
unterbrochen.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Seitenansicht des den Saugkopf enthaltenden Absaugsystems,
Fig.2 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Saugkopfes,
F i g. 3 eine geschnittene Teilansicht eines abgewandelten Saugkopfes,
Fig.4 einen vergrößerten Teillängsschnitt durch
einen Saugkopf gemäß der F i g. 3,
F i g. 5 einen vergrößerten Teillängsschnitt durch den Saugkopf gemäß F i g. 4 in einer anderen Umfangsstellung,
Fig.6 einen vergrößerten Teillängsschnitt durch
einen abgewandelten Saugkopf und
F i g. 7 einen vergrößerten Teillängsschnitt durch einen weiteren abgewandelten Saugkopf.
Die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung zeigt einen Saugkopf 4 der in geringem Abstand über der in einer
Gießpfanne 1 auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls 2 schwimmenden Schlacke 3 angeordnet ist und
ein von einem Kühlmantel 11 umschlossenes Saugrohr 10 besitzt, das über eine Saugleitung 5 mit einem
Schlackenseparator 6 verbunden ist, der seinerseits über eine mit einem Absperrventil 14 versehene Leitung 7
mit einer Saugvorrichtung 8 in Verbindung steht. In den Kühlmantel 11 wird über eine Zuführleitung 9
Kühlwasser eingeführt Aus dem Kühlmantel 11 wird ferner durch in der Nähe der Säugöffnung des
Saugrohres 10 angeordnete öffnungen Wasser in das Saugrohr 10 eingespritzt, um die eingesaugte Schlacke
rasch abzukühlen und zu verfestigen. An der Saugleitung 5 ist ein Druckmeßgerät 12 und an der Leitung 7
ein Druckmeßgerät 13 angeordnet, welche jeweils die in diesen Leitungen herrschenden Unterdrücke kontrollieren.
Zum Entfernen der Schlacke 3 oder dergleichen wird
diese zusammen mit Luft durch den von der Saugvorrichtung 8 erzeugten Unterdruck in den in
geeignetem Abstand über der Schlacke angeordneten Saugkopf 4 eingesaugt und dabei nahe der Saugöffnung
Wasser gegen die eingesaugte Schlacke eingespritzt, so daß diese rasch abgekühlt wird und zu einem
vorzugsweise körnigen Material erstarrt Die verfestigte Schlacke, das eingespritzte Wasser, der gebildete
Wasserdampf und die eingesaugte Luft werden durch die Saugleitung 5 in den Schlackenseparator 6 gesaugt,
in welchem die Schlacke und das Wasser von der eingesaugten Luft abgetrennt und abgeführt werden.
Die den Wasserdampf enthaltende, eingesaugte Luft fließt durch die Leitung 7 zur Saugvorrichtung 8 und von
dieser in die Atmosphäre.
Der in F i g. 2 schematisch dargestellte Saugkopf 4 besitzt ein als Saugrodi 10 dienendes Innenrohr 15 und
ein den Kühlmantel Ii bildendes Außenrohr 16. Das
Innenrohr 15 und das Außenrohr J6 sind an ihrer»
unteren Enden mit einem Kopfteil 17 verbunden, an welchem ein Mundstück 18 befestigt ist. Das Innenrohr
15 ist mit in gleichen Umfangsabständen angeordneten Auslaßöffnungen 15 für das einzuspritzende Wasser
versehen. Im Bereich der Auslaßöffnungen 19 ist an der Innenseite des Innenrohres eine in einem geeigneten
Abstand von deren innerer Umfangswand angeordnete
ίο Trennwand 20 vorgesehen, die den Innenraum des
Innenrohres 15 in einen Saugkanal und einen Umlenkraum 23 unterteilt Die Trennwand 20 bildet eine
Einspritzöffnung 21 zum Einspritzen von Wasser in Richtung zur Mittelachse des Innenrohres 15 und eine
Einlaßöffnung 22 zum Einführen von Wasser längs der inneren Umfangswand des Innenrohres 15. Zum
Umlenken des Wassers zur Einspritzöffnung 21 bzw. zur Einlaßöffnung 22 dient ein Ablenkbereich der Trennwand 20. Die Einspritzöffnung 21 wird bei dieser
Ausführur.gsform durch einen zwischen dem Unterrand der Trennwand 20 und dem Oben· <A des Mundstücks
18 liegenden Ringsehlitz gebildet, während der Ringspalt zwischen dem Oberrand der Trennwand 20 und
der inneren Umfangswand des Innenrohres 15 die
die A'islaßöffnungen 19 und den Umlenkraum 23 mit
den Einspritzöffnungen 21 und den Einlaßöffnungen 22
in Verbindung.
11 durch die Auslaßöffnungen 19 und Jen Umlenkraum 23 zugeführte Wasser während des Einsaugens der
Schlacke durch die Einspritzöffnung 21 und die Einlaßöffnung 22 in das Innenrohr 15 eingeführt Das
durch die Einspritzöffnung 21 gegen die Mittelachse des
J5 Saugrohres 10 eingespritzte Wasser kühlt und verfestigt
die eingesaugte Schlacke, während das durch die Einlaßöffnung 22 in das Innenrohr 15 eingeführte
Wasser an dessen innerer Umfangswand entlangströmt und das Absetzen von Schlacke an dieser verhindert Da
das Wasser auch die direkte Berührung der Schlacke mi t der Innenwand des Innenrohres 15 weitgehend
unterbindet, wird eine dämpfende Wirkung erzielt. Obgleich bei der dargestellten Ausführungsform die
Einspritzöffnung 21 und die Einlaßöffnung 22 jeweils
durch die Trennwand 20 gebildet werden, können diese
statt dessen auch mittels getrennter Bauteile ausgebildet sein. Auch können in gleichen Umfangsabständen des
Saugrohres jeweils zum linearen Einspritzen von Wasser geeignete Düsen vorgesehen sein.
so Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform des
Saugkopfes gemäß F i g. 2 ist zusätzlich eine Schließvorrichtung 25 zum Verschließen des Zuführkanals
vorgesehen. Dabei ist das innenrohr 15 im Bereich der AuslaCöffnungen 19 von einer Schließhülse 26 um-
schlossen, die zum öffnen und Schließen der Auslaßöffnungen 19 verschiebbar gelagert ist und am oberen
Ende einen Ringkolben 27 trägt, der in einem das Innenrohr 15 umschließenden Ringzylinder 28 dichtend
verschiebbar geführt ist Der Ringzylinder 28 wird durdi
den Ringkolben Π in eine obere Kammer 29a und eine untere Kammer 29ύ unterteilt Durch ein elektromagnetisch betätigtes Umsteuerventil 30 wird eine Druckflüssigkeit je nach der Stellung des Umsteuerventils 30 in
die obere Kammer 29a oder die untere Kammer 29fc
eingeleitet, um die Auslaßöffnungen 19 zu verschließen oder zu öffnen. 3ei der in F i g. 3 dargestellten
Ausführungsform wird in einem öltank 32 enthaltenes Hydrauliköl als Druckmittel benutzt und mittels einer
Pumpe 31 zugeführt. Statt dessen kann jedoch auch ein
Luftkompressor Verwendung finden. Die Magnetspule des Umsteuerventils 30 wird jeweils durch ein Signal der
an der Saugleitung 5 angeordneten Druckmeßvorrichtung 12 gesteuert.
Wenn durch das Absetzen von Schlacke an der Innenwand des Innenrohres 15 oder der Saugleitung 5
der Saugquerschnitt verengt wird, steigt der durch die DruckmeBvorrichtung 12 kontrollierte Unterdruck auf
einen anomal hohen Wert an, worauf ein vom Druckmeßgerät erzeugtes Signal das Umsteuerventil 30
aus der in Fig.3 dargestellten Stellung in die
entgegengesetzte Stellung umsteuert, so daß das Druckmittel in die oberr Kammer 29a eintritt und die
Schließhülse 26 in i'.re die Auslaßöffnungen 19 verschließende Stellung heruntergeschoben wird. Hierdurch
wird die Wasserzufuhr in unmittelbarer Nähe der Einspritzöffnung 21 und der Einlaßöffnung 22 unterbrochen,
so daß das Einfuhren von Wasser im Notfall sofort gestoppt wird und i ein Wasser auf das geschmolzene
Metall gelangt. Die ichließhülse 26 kann als Sicherheitsvorrichtung
für ein Ausfallen der Saugvorrichtung oder der Energieversorgung dienen, wenn das Umsteuerventil
30 durch ein von einem der Druckmeßgeräte 12 oder 13 erzeugtes Signal umgesteuert wird, sobald die
Saugleitung der Saugvorrichtung 8 wegen einer Störung oder einem Energieausfall keine hinreichende Saugwirkung
erzeugt.
Anstelle der unteren Kammer 29f> kann der Kolben
27 auch durch eine Feder ständig aufwärtsgedrängt werden. Schließlich kann die Schließhülse 26 auch so
ausgebildet sein, daß sie durch das im Zuführkanal zugeführte Wasser in ihrer Offenstellung bewegt wird.
Bei der in den F i g. 4 und 5 dargestellten, bevorzugten Ausführungsform weist der Saugkopf 4 ein Innenrohr 35
sowie ein Zwischenrohr 36 und ein Außenrohr 37 auf, die jeweils Mantelräume 38a und 386 zur Kühlung des
Saugkopfes 4 mit Wasser bilden. Am unteren Ende des Außenrohres 37 und am unteren Ende eines sich vom
Innenrohr 35 abwärts erstreckenden Einsatzrohres 39 ist ein Kopfstück 40 befestigt, das ein an seinem unteren
Innenrand lösbar befestigtes Mundstück 41 trägt, das bei Beschädigungen ausgewechselt werden kann. Im Einsatzrohr
39 ist eine mit dem Kopfstück 40 einstückig verbundene Trennwand 42 angeordnet, deren Unterrand
mit dem Oberrand des Mundstückes 40 eine als Einspritzöffnung dienende Ringschlitzdüse 43 bildet.
Der Oberrand der Trennwand 42 bildet mit der inneren Umfangswand des Einsatzrohres 39 eine als Einlaßöffnung
dienende Ringschlitzdüse 44. Im Verbindungsbereich zwischen dem Kopfstück 40 und der Trennwand
42 sind Durchlfc3öffnungen 42a angeordnet Das Einsatzrohr 39 besitzt in gleichen Umfangsabständen
der Trennwand 42 gegenüberliegend angeordnete Auslaßöffnungen 45, die jeweils durch einen zwischen
dem Außenrohr 37 und einer auf dem Zwischenrohr 36 dicht befestigten Führungshülse 46 liegenden Zuführkanal
47 mit dem äußeren Mantelraum 38a verbunden sind. Die Auslaßöffnungen 45 kommunizieren ferner
über einen in der Führungshülse 46 angeordneten Rückflußkanal 48 mit dem inneren Mantelraum 386.
Eine Schließhülse 50 sperrt in der dargestellten, mit ihrem Unterrand dicht gegen das Kopfstück 40
anliegenden Stellung den Zutritt von Wasser zu den Auslaßöffnungen 45. Die Schließhülse 50 ist zwischen
der Führungshülse 46 und dem Einsatzrohr 39 senkrecht verschiebbar geführt und trägt an ihrem oberen Ende
einen Ringkolben 51, der in einem zwischen dem Einsatzrohr 39 und der Führungshülse 46 gebildeten
Ringzylinder 52 verschiebbar geführt ist und diesen in eine obere Kammer 53a und eine untere Kammer 536
unterteilt. Die obere Kammer 53a steht über einen Druckmitteldurchlaß 55 im Einsatzrohr 39 mit einer im
inneren Mantelraum 386 angeordneten Druckmittelleitung 54 in Verbindung, während die untere Kammer 53b
über einen in der Führungshülse 46 angeordneten Druckmittelkanal 57 mit einer zweiten im inneren
Mantelraum 38b angeordneten Druckmittelleitung 56 kommuniziert (vgl. F i g. 5). Die Schließhülse 50 ist durch
die aus diesen Teilen gebildete hydraulische Stellvorrichtung 58 je nach dem in die untere Kammer 536 oder
die obere Kammer 53a geleiteten Überdruck aufwärts und abwärts verschiebbar. Das Einleiten und Beenden
der Druckmittelzufuhr zu den Dnickmittelleitungen V»
bzw. 56 wird durch ein im Saugrohr 10 afigeuiüiicicS
Druckmeßgerät 12 bewirkt.
Bei dieser Konstruktion arbeiten die Einspritzöffnung 43, die Einlaßöffnung 44, die Schließhülse 50, etc.
grundsätzlich in der bereits in Verbindung mit Fig.3
beschriebenen Weise, wobei die gleichen Vorteile erzielt werden. Die Einspritzöffnung 43 und die
Einlaßöffnung 44 können bei einer bevorzugten Ausführungsforni so ausgelegt sein, daß etwa 70% des
Wassers durch die F.inspritzöffnung 43 und die restlichen 30% durch die Einlaßöffnung 44 eingeführt
werden. Durch die Auslaßöffnungen 45 und die über den Rückflußkanal 48 zum innere.i Mantelraum 386
verlaufende Wasserrückführung kann der Wasserdruck und die Zuführgeschwindigkeit des Wassers von
beispielsweise dem äußeren Mantelraum 38a zur Einspritzöffnung 43 und zur Einlaßöffnung 44 konstant
gehalten werden, so daß das vorstehend genannte Einspritzverhältnis ständig eingehalten wird. Die Wasserrückführung
dient gleichzeitig zur Vermeidung lokaler Überhitzungen.
Bei der in Fig.6 dargestellten abgewandelten Ausführungsform des Saugkopfes gemäß Fig.4 sind
anstelle des Ringschlitzes 43 in geeigneten Umfangsabständen voneinander angeordnete, als Einspritzöffnungen
dienende Düsen 60 vorgesehen.
Bei der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform ist die Trennwand 61 nicht Teil des Kopfstückes 40,
sondern mit dem Einsatzrohr 39 einstückig verbunden. Der Ringspalt zwischen dem Unterrand der Trennwand
so 61 und dem Oberrand des Mundstückes 41 dient als Einspritzöffnung 62. Die Einlaßöffnung besteht aus im
Übergangsbereich zwischen dem Einsatzrohr 3£ und der Trennwand 61 angeordneten Düsen.
Der vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen erläuterte Saugkopf kann vom Fachmann je nach
den Anforderungen in verschiedener Weise zweckentsprechend abgewandelt werden, wobei insbesondere die
Ausbildung der Einspritzöffnungen und der Einlaßöffnungen modifiziert werden kann.
Obgleich der Saugkopf hierin im wesentlichen unter Bezugnahme auf das Absaugen von Schlacke von
flüssigem Metall beschrieben wurde, kann dieser auch zum Absaugen anderer schwimmender Feststoffe von
geschmolzenen Materialien anderer Art dienen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Saugkopf zum Absaugen von Schlacke oder dergleichen von geschmolzenem Metall oder dergleichen, mit einem eine Saugöffnung aufweisenden
Saugrohr, einen das Saugrohr mindestens im Bereich nahe der Saugöffnung umschließenden, wasserdurchflossenen Kühlmantel sowie nahe der Saugöffnung angeordneten Vorrichtungen zum Einführen
von Wasser in das Saugrohr, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Einspritzöffnungen (21,43,60,62) zum Einspritzen von Wasser
in Richtung zur Mittelachse des Saugrohres (10) und eine oder mehrere Einlaßöffnungen (22,44,63) zum
Einführen von Wasser längs der inneren Umfangswand des Saugrohres (10,39) vorgesehen sind.
2. Saugkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmantel (11, 38a) durch
mindestens einen zu im Saugrohr(10,39) angeordneten Auslassöffnungen (19,45) führenden Zuführkanal
(47) und einen an den Innenwand des Saugrohres (10, 39) gebildeten Umlenkraum (23) mit einer oder
mehreren Einspritzöffnungen (21, 43, 60, 62) und einer oder mehreren Einlaßöffnungen (22, 44, 63)
verbunden ist
3. Saugkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkraum (23) durch die
Innenwand des Saugrohres (10, 39) und eine in geeignetem Abstand von dieser angeordnete Trennwand (20,42,61) begrenzt wird und an deren von der
Säugöffnung abgewandtem Ende eine oder mehrere
Einlaßöffnungen (22,44,63) Angeordnet sind
4. Saugkopf ncch Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnur* als Ringschlitzdüse
(22,44) ausgebildet ist
5. Saugkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Saugöffnung zugewandten
Ende der Trennwand (20, 42, 61) eine zwischen dieser und einem die Saugöffnung bildenden
Mundstück (18,41) angeordnete, als Ringschlitzdüse (21, 43, 62) ausgebildete Einspritzöffnung angeordnet ist
6. Saugkopf nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennwand (42) mehrere
in Umfangsabständen angeordnete Einspritzdüsen (60) vorgesehen sind.
7. Saugkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen
(19,54) mit einem im Kühlmantel (11) angeordneten äußeren Mantelraum (38a) zur Zuführung von
Kühlwasser und einem im Kühlmantel (11) angeordneten inneren Mantelraum (38b) zur Abführung des
nicht durch die Auslaßöffnungen (19,45) austretenden Wassers kommunizieren.
8. Saugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Kühlmantel
(11, 38a) zu den Auslaßöffnungen (19, 45) führende Zuführkanal (47) eine Schließvorrichtung (25)
aufweist
9. Saugkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließvorrichtung (25) eine das
Saugrohr (10, 39) umschließende, im Bereich der Auslaßöffnungen (19, 45) zwischen einer diese
verschließenden Sperrstellung und einer Freigabestellung verschiebbar geführte Schließhülse (26, 50)
aufweist.
10. Saugkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließhülse (26, 50) mit einem
Ringkolben (27, 51) versehen ist, der in einem das Saugrohr (10,39) umschließenden Ringzylinder (28,
52) dichtend verschiebbar geführt ist
11. Saugkopf nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß der Ringzylinder (28, 52) durch den
Ringkolben (27,51) in zwei Kammern (29a, 29i>
bzw. 53a, 536) unterteilt ist, deren jede einen Druckmitteleinlaß aufweist
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